高速铣削钛合金薄壁件切屑形成机理及刀具磨损研究

高速铣削钛合金薄壁件切屑形成机理及刀具磨损研究
随着机械制造业的快速发展,高速铣削技术已被广泛应用于航空航天、汽车等行业,提高铣削加工的效率和质量成为亟待解决的问题。

作为一种典型的难加工材料,钛合金的加工效率低下严重制约着航空航天事业的发展。

高速铣削加工钛合金薄壁件容易产生锯齿形切屑,切屑锯齿化会导致铣削力波动,力的波动引起刀具系统振动,进而会导致工件加工表面质量恶化,同时加剧刀具磨损。

因此,研究高速铣削加工钛合金薄壁件锯齿形切屑的形成机理有助于认识高速铣削的本质,提高钛合金零件的加工表面质量、铣削加工效率及刀具寿命。

本文采用理论分析与实验研究相结合的方法,对高速铣削钛合金薄壁件锯齿形切屑的形成机理及刀具磨损进行研究,主要研究内容如下：(1)对切屑锯齿化临界条件进行了理论分析,在平行剪切模型的基础上推导出切屑锯齿化临界条件的理论公式；然后对锯齿形切屑的几何形状进行表征,得出锯齿单元各边尺寸的理论公式；最后推导出锯齿形切屑绝热剪切带间距的理论公式。

(2)对钛合金薄壁件进行高速铣削加工实验,将不同铣削参数条件下切屑宏观形态及铣削力进行观察与测量,总结出铣削参数对切屑宏观形态和铣削力的影响规律。

(3)利用扫描电镜对切屑自由表面、背面及纵截面的微观形貌进行观察,并利用金相显微镜对绝热剪切带进行观察,分析了铣削参数对切屑微观形貌及绝热剪切带的影响规律。

(4)利用显微硬度计对切屑纵截面显微硬度进行测量,研究了铣削参数及绝热剪切作用对切屑纵截面显微硬度的影响规律。

(5)对切屑长度和宽度随铣削参数的变化规律进行研究,可以从侧面反映铣削参数对刀具磨损的影响；然后利用扫描电镜对刀具磨损形貌进行观察,分析了
涂层硬质合金刀具高速铣削钛合金时的磨损机理,为刀具优化设计提供一定的参考。